Praktikum Numerische Biomechanik

Praktikum, 4 SWS, 4 Credits, Sommersemester

 

Motivation & Inhalt

In der Numerischen Biomechanik werden biologische Systeme simuliert mit dem Ziel neue Einblicke in deren Funktionsweise zu gewinnen, Therapieprognosen zu entwickeln und Operationsplanungen zu erstellen. Zur Lösung biomedizinischer Fragestellungen ist eine realitätsnahe Modellierung und Simulation des biologischen Systems notwendig. Im Praktikum wird hierzu die Finite-Elemente-Methode angewendet.

Ablauf

Im ersten Teil des Praktikums wird der gesamte Ablauf von der medizinischen Bildgebung bis zur Simulation am biomechanischem Beispiel des abdominalen Aortenaneurysmas durchgeführt. Dies beinhaltet folgende Schritte:

  • Segmentierung von patientenspezifischen Geometrien aus CT-Bilddaten
  • Erstellen eines Finite-Elemente-Netzes der Aneurysmenwand
  • Simulation des Aneurysmas unter Innendruck
  • Auswerten der Ergebnisse im Hinblick auf das Rupturrisiko

Im zweiten Teil des Praktikums werden folgende Themenbereiche ausführlich behandelt:

  • Randbedingungen in Struktursimulationen (z.B. Dirichlet-, Federrandbedingung)
  • Materialmodellierung (z.B. nichtlinear, viskoelastisch)
  • Vergleich von Netztopologien (z.B. Tetraeder, Hexaeder)
  • Randbedingungen in Fluidsimulationen (z.B. Windkessel)

Diese Themenbereiche werden anhand von medizinischen Fragestellungen an Herz, Lunge und Aortenaneurysma selbständig bearbeitet.

Verwendete Software: Mimics, Gmsh, ParaView und BACI (Lehrstuhlinterne Finite-Elemente-Software)

Vorkenntnisse

Für dieses Praktikum werden keine Vorkenntnisse vorausgesetzt. Empfohlen wird der Besuch einer der Vorlesungen Numerische Methoden für Ingenieure, Finite Elemente, Nichtlineare Kontinuumsmechanik, Computational Fluid Dynamics oder Ähnliches.

Termine

Mittwochs: 13:30 bis 17:30 Uhr

Der erste Termin inklusive Einführung findet am 14. April 2021 ab 13:30 Uhr statt. Für die Teilnahme am Praktikum ist Anwesenheit zwingend erforderlich.

Veranstaltungsort: Red Pool Rechnerraum (MW1264)

Hinweise

Das Praktikum wird in deutscher Sprache mit englischen Unterlagen abgehalten.

Bei Fragen wenden Sie sich bitte an Laura Engelhardt oder Carolin Geitner